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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 17.Exercícios - Ex. 57

Suponha que a barra da Figura 17 .24a seja feita de cobre, tenha 45,0 cm de comprimento e área da seção reta igual a 1,25 cm2 • Seja T8 = 100,0 ºC e Te = 0,0 ºC. (a) Qual é o gradiente de temperatura no estado estacionário final ao longo da barra? (b) Qual é a taxa de transferência de calor na barra no estado estacionário final? ( c) Qual é a temperatura final do estado estacionário em um ponto da barra situado a 12,0 cm da extremidade esquerda da barra?

Passo 1

O gradiente de temperatura é T H - T C L e pode ser calculado diretamente. Use a Eq. (17.21) para

calcule a corrente de calor H. Na parte (c) use H da parte (b) e aplique a Eq. (17.21) à seção de 12,0 cm da esquerda extremidade da haste. T 2 = T H   e   T 1 = T , a variável alvo

Passo 2

  1. g r a d i e n t e   d e   t e m p e r a t u r a = T H - T C L = 100 - 0.0 0.450 = 222   C ° 1 m = 222 K m
  2. H = k A T H - T C L da tabela 17.5 k = 385 W m ∙ k

    3. H = 385 1.25 ∙ 10 - 4 222 = 10.7   W

  3. H = 10.7   W   p a r a   t o d a   a   s e ç ã o

T = T H - L H A k = 100.0   ° C - 0.120 10.7 1.25 ∙ 10 - 4 385 = 73.3   º C

Resposta

Ver o desenvolvimento.

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